關(guān)于斷路器選擇的幾個(gè)要點(diǎn)

1、關(guān)于斷路器選擇的幾個(gè)要點(diǎn)摘要： 最常見(jiàn)的負(fù)載有配電線路、電動(dòng)機(jī)和家用與類似家用（照明、家用電器等）三大類。以此相對(duì)應(yīng)的便有配電保護(hù)型、電動(dòng)機(jī)保護(hù)型和家用及類似家用保護(hù)型的斷路器。這三類斷路器的保護(hù)性質(zhì)和保護(hù)特性是不相同的。 關(guān)鍵詞： 斷路器 選用原則 使用要點(diǎn)一、不同的負(fù)載應(yīng)選用不同類型的斷路器最常見(jiàn)的負(fù)載有配電線路、電動(dòng)機(jī)和家用與類似家用（照明、家用電器等）三大類。以此相對(duì)應(yīng)的便有配電保護(hù)型、電動(dòng)機(jī)保護(hù)型和家用及類似家用保護(hù)型的斷路器。這三類斷路器的保護(hù)性質(zhì)和保護(hù)特性是不相同的。對(duì)配電型斷路器而言，它有A類和B類之分：A類為非選擇型，B類為選擇型。所謂選擇型是指斷路器具有過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)、短路短延

2、時(shí)和短路瞬時(shí)的三段保護(hù)特性。萬(wàn)能式（又稱框架式）斷路器中的DW15系列、DW17（ME）系列、AH系列和DW40、DW45系列中大部分是B型，而DZ5、DZ15、 DZ20、TO、TG、CM1、TM30及HSM1等系列和萬(wàn)能式DW15、DW17的某些規(guī)格因僅有過(guò)載長(zhǎng)延時(shí) 、短路瞬時(shí)的二段保護(hù)，它們是屬于非選擇型的A類斷路器。選擇性保護(hù)，如圖1所示。圖 1當(dāng)F點(diǎn)短路時(shí)，只有靠近F點(diǎn)的QF2斷路器動(dòng)作，而上方位的QF1斷路器不動(dòng)作，這就是選擇性保護(hù)（由于QF1不動(dòng)作，就使未發(fā)生故障的QF3、QF4支路保持供電）。如果QF2和QF1都是A類斷路器，則F點(diǎn)發(fā)生短路，短路電流值達(dá)一定值時(shí)，QF1、QF2

3、同時(shí)動(dòng)作 ，QF1斷路器回路及其下的支路全部停電，就不是選擇性保護(hù)了。能夠?qū)崿F(xiàn)選擇性保護(hù)的原因是，QF1為B類斷路器，它具有短路短延時(shí)性能，當(dāng)F點(diǎn)短路時(shí)， 短路電流流過(guò)QF2支路，也流過(guò)QF1回路，QF2的瞬時(shí)動(dòng)作脫扣器動(dòng)作（通常它的全分?jǐn)鄷r(shí)間不大于0.02s），因QF1的短延時(shí)，QF1在0.02s內(nèi)不會(huì)動(dòng)作（它的短延時(shí)0.1s或0.2、0.3 、0.4s）。在QF2動(dòng)作切斷故障線路時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)就恢復(fù)了正常?？梢?jiàn)，如果要達(dá)到選擇性保護(hù)的要求，上一級(jí)的斷路器應(yīng)選用具有三段保護(hù)的B型斷路器。對(duì)于直接保護(hù)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)保護(hù)型斷路器，它只要有過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)和短路瞬時(shí)的二段保護(hù)性能就夠了，也就是說(shuō)它可選擇A

4、類斷路器（包括塑殼式和萬(wàn)能式），DZ5、DZ15、TO、TG、GM1 、TM30、HSM1及DW15等系列除有配電保護(hù)的性能外，它們的630A及以下規(guī)格均有保護(hù)電動(dòng)機(jī)的功能。家用和類似場(chǎng)所的保護(hù)（過(guò)去又稱它為導(dǎo)線保護(hù)或照明保護(hù)），也是一種小型的A類斷路器，其典型產(chǎn)品有C45N、PX200C、HSM8等等。配電（線路）、電動(dòng)機(jī)和家用等的過(guò)電流保護(hù)斷路器，因保護(hù)對(duì)象（如變壓器、電線電纜、電動(dòng)機(jī)和家用電器等）的承受過(guò)載電流的能力（包括電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流和起動(dòng)時(shí)間等）有差異， 因此，選用的斷路器的保護(hù)特性也是不同的。（1）表1為配電保護(hù)型斷路器的反時(shí)限斷開(kāi)特性表 1通過(guò)電流名稱整定電流倍數(shù)約定時(shí)間/hI

5、n63AIn63A約定不脫扣電流1.05In12約定脫扣電流1.30In12返回特性電流3.0In可返回時(shí)間/s5812注：可返回特性：考慮到配電線路內(nèi)有電動(dòng)機(jī)群，由于電動(dòng)機(jī)僅是其負(fù)載的一部分，且一群電動(dòng)機(jī)不會(huì)同時(shí)起動(dòng)，故確定為3In（In為斷路器的額定電流， InIL，IL為線路額定電流），對(duì)斷路器進(jìn)行試驗(yàn)，當(dāng)試驗(yàn)電流為3In時(shí)保持5s（In40 A時(shí)），8s（40AIn250A時(shí)），12s（In250A時(shí)），然后將電流返回至In ，斷路器應(yīng)不動(dòng)作，這就是返回特性。（2）表2為電動(dòng)機(jī)保護(hù)型斷路器的反時(shí)限斷開(kāi)特性表 2通過(guò)電流名稱整定電流倍數(shù)約定時(shí)間約定不脫扣電流1.0In2h約定脫扣電流1.

6、2In2h1.5In*7.2In*注：*按電動(dòng)機(jī)負(fù)載性質(zhì)可以選2、4、8、12min之內(nèi)動(dòng)作，一般的選 24min。* 7.2In也是一種可返回特性，它必須躲過(guò)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流（57倍In），Tp為延時(shí)時(shí)間，按電動(dòng)機(jī)的負(fù)載性質(zhì)可選動(dòng)作時(shí)間Tp為2sTp 10s、4sTp10s、6sTp20s和9sTp30s，一般選用2sTp10s或4sTp10s。（3）配電保護(hù)型的瞬動(dòng)整定電流為10In（誤差為±20%）,In為400A及以上規(guī)格， 可以在5In和10In中任選一種（由用戶提出，制造廠整定）；電動(dòng)機(jī)保護(hù)型的瞬動(dòng)整定 電流為12In,一般設(shè)計(jì)時(shí)In可以等于電動(dòng)機(jī)的額定電流。（4）表3為

7、家用和類似場(chǎng)所用斷路器的過(guò)載脫扣特性表 3脫扣器型式斷路器的脫扣器額定電流In通過(guò)電流規(guī)定時(shí)間（脫扣或不脫扣極限時(shí)間）預(yù)期結(jié)果B、C、D631.13In1h不脫扣632hB、C、D631.45In1h脫扣632hB、C、D322.55In1s60s脫扣321s120sB所有值3In0.1s不脫扣C5InD10InB所有值5In0.1s脫扣C10InD50In注：B、C、D型是瞬時(shí)脫扣器的型式：B型脫扣電流35In，C型脫扣電 流510In，D型脫扣電流1050In。用戶可根據(jù)保護(hù)對(duì)象的需要，任選它 們中的一種。（5）B類斷路器的短路短延時(shí)特性DW15型斷路器：310In （Inm為1600A時(shí)

8、，Inm為殼架等級(jí)電流），36In（Inm為2500A、4000A時(shí)），短延時(shí)時(shí)間為0.2或0.5s。ME型 斷路器：312In，短延時(shí)時(shí)間00.3s可調(diào)。DW45型斷路器：0.415In ，短延時(shí)時(shí)間0.1、0.2、0.3和0.4s可調(diào)。在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的負(fù)載對(duì)象來(lái)選擇不同保護(hù)特性（如上所述）的斷路器，以免 因選用不當(dāng)造成嚴(yán)重后果。在實(shí)踐中最容易混淆的是電動(dòng)機(jī)負(fù)載保護(hù)誤選為配電保護(hù)型或家 用保護(hù)型。小型斷路器（MCB）也有電動(dòng)機(jī)保護(hù)型，如天津梅蘭日蘭的C45AD等，它們的保護(hù) 特性應(yīng)符合表2。二、選擇不同類型短路分?jǐn)嗄芰Φ臄嗦菲鱽?lái)適應(yīng)不同的線路預(yù)期短路電流（ 當(dāng)I在相同的情況時(shí)）

9、的需要斷路器的選用原則是：斷路器的短路分?jǐn)嗄芰€路的預(yù)期短路電流。假設(shè)某電源（SL7 10/0.4kV變壓器）的容量為1600kVA，二次電流為2312A，其出線端5m處的 短路電流為42.96kA。某一支路的額定電流為125A，由于此支路離變壓器很近，如在10m處 ，則此支路的斷路器需要考慮采用HSM1_125H型塑殼式斷路器（它的極限短路分?jǐn)嗄芰?00 V、50kA）。但是離變壓器50m處，由于匯流排等的電阻和電抗值影響，50m處的短路電流已經(jīng) 降到34.5kA，而100m處，降為28.8kA。對(duì)此就可選擇HSM1_125M型塑殼式斷路器（它的極 限短路分?jǐn)嗄芰?00V、35kA）?，F(xiàn)

10、在國(guó)內(nèi)許多斷路器生產(chǎn)廠家，對(duì)同一殼架等級(jí)電流的短路分?jǐn)嗄芰Ψ譃镋、S、M、H、L（杭 州之江開(kāi)關(guān)廠的HSM1系列）或C、L、M、H（常熟開(kāi)關(guān)廠的CM1系列）或S、H、R、U（天津低壓電器公司的TM30系列）等級(jí)別。其中，E為經(jīng)濟(jì)型，S為標(biāo)準(zhǔn)型，M為中短路分?jǐn)嘈?，H為高分?jǐn)嘈?，L為限流型，C為經(jīng)濟(jì)型，L為低分?jǐn)嘈?；M為高分?jǐn)嘈?，H為超高分?jǐn)嘈?；S為標(biāo)準(zhǔn)型，H為高分?jǐn)嘈?，R為限流型，U為超高分?jǐn)嘈汀Ｒ訦SM1_125型塑殼斷路器為例，E型的極限短路分?jǐn)嗄芰?00V、15kA，S型為400V、25kA ，M型為400V、35kA，H型為400V、50kA。它們的價(jià)格也相差很大，如以E型為1，則S型

11、為1. 2，M型為1.4，H型為2，即購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)H型的斷路器的錢(qián)，可以購(gòu)買(mǎi)二臺(tái)E型。用戶在設(shè)計(jì)選 用時(shí)，不必人為地加上所謂保險(xiǎn)系數(shù)，以免造成浪費(fèi)。三、關(guān)于斷路器的極限短路分?jǐn)嗄芰?、運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰投虝r(shí)耐受電流極限短路分?jǐn)嗄芰Γ↖cu），是指在一定的試驗(yàn)參數(shù)（電壓、短路電流、功率因數(shù)） 條件下，經(jīng)一定的試驗(yàn)程序，能夠接通、分?jǐn)嗟亩搪冯娏?，?jīng)此通斷后，不再繼續(xù)承載其額 定電流的分?jǐn)嗄芰ΑＫ脑囼?yàn)程序?yàn)?t（線上）C0 （“0”為分?jǐn)?，t 為間歇時(shí)間，一般為3min，“C0”表示接通后立即分?jǐn)啵Ｔ嚈z后要驗(yàn)證脫扣特性和工頻耐壓。運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰Γ↖cs），是指在一定的試驗(yàn)參數(shù)（電壓、短路電流和功率因

12、數(shù)）條件下，經(jīng)一定的試驗(yàn)程序，能夠接通、分?jǐn)嗟亩搪冯娏鳎?jīng)此通斷后，還要繼續(xù)承載其額 定電流的分?jǐn)嗄芰?，它的試?yàn)程序?yàn)?t（線上）C0t （線上）C0。短時(shí)耐受電流（Icw）,是指在一定的電壓、短路電流、功率因數(shù)下，忍受0.05、0.1、0.25、0.5或1s而斷路器不允許脫扣的能力，Icw是在短延時(shí)脫扣時(shí) ，對(duì)斷路器的電動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的考核指標(biāo)，它是針對(duì)B類斷路器的，通常Icw的最小值是：當(dāng)In2500A時(shí)，它為12In或5kA，而In2500A時(shí)，它為30kA（ DW45_2000的Icw為 400V、50kA，DW45_3200的Icw為400V、65kA）。運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰Φ脑囼?yàn)條

13、件極為苛刻（一次分?jǐn)唷⒍瓮〝啵?，由于試后它還要繼續(xù)承載額 定電流（其次數(shù)為壽命數(shù)的5%），因此它不單要驗(yàn)證脫扣特性、工頻耐壓，還要驗(yàn)證溫升。 IEC947_2（以及1997新版IEC60947_2）和我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB140482規(guī)定，Ics可 以是極限短路分?jǐn)嗄芰cu數(shù)值的25%、50%、75%和100%（B類斷路器為50%、75%和 100%，B類無(wú)25%是鑒于它多數(shù)是用于主干線保護(hù)之故）。上文提到的選擇斷路器的一個(gè)重要原則是斷路器的短路分?jǐn)嗄芰€路的預(yù)期短路電流，這個(gè)斷路器的短路分?jǐn)嗄芰νǔＪ侵杆臉O限短路分?jǐn)嗄芰Αo(wú)論A類或B類斷路器，它們的運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰^大多數(shù)是小于它的極限短路

14、分?jǐn)嗄芰cu的。A類：DZ20系列Ics50%77%Icu，CM1系列Ics58%7 2%Icu，TM30系列Ics50%75%Icu，（個(gè)別產(chǎn)品IcsIcu）。B類：DW15系列Ics60%左右的Icu，（個(gè)別的如630AIcsIcu，但短路分?jǐn)嗄芰H400V時(shí)30kA），DW45系列Ics62.5%80%Icu。不管是A類或B類斷路器，只要它的Ics符合IEC947_2（或GB14048.2）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的 Icu百分比值都是合格產(chǎn)品。用戶在設(shè)計(jì)選用時(shí)只要符合斷路器的極限短路分?jǐn)嗄芰€路預(yù)期短路電流就能滿足要求了，對(duì)線路本身來(lái)說(shuō)，例如上面舉例的變壓器容量為1600kVA的線路，可能出現(xiàn)的短路

15、電流約為43kA,它是僅計(jì)算離變壓器距離為5m，且把刀開(kāi)關(guān)、互感器和斷路器的內(nèi)阻均看成零來(lái)計(jì)算的（短路電流因此比實(shí)際情況偏大）。這種短路的機(jī)率極小。在選用斷路器時(shí)，只要它的極 限短路分?jǐn)嗄芰?3kA，譬如50kA就足夠了。經(jīng)過(guò)“0”一次、“C0”一次就完成了它的使 命，必須更換新的斷路器，而運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰?，例如?0%的Icu，也達(dá)到25kA ，它既可以實(shí)現(xiàn)一次分?jǐn)啵瓮〝啵ㄔ?5kA短路電流時(shí)）故障電流然后還要承載其額定電流 ，任務(wù)是非常艱巨的。有些使用者認(rèn)定要按斷路器的運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰Γ↖cs） 線路預(yù)期短路電流來(lái)設(shè)計(jì)，其實(shí)是一種誤解，也是不必要的。圖 2有些制造廠的樣本里宣傳，它的產(chǎn)

16、品Ics=Icu，如確實(shí)，說(shuō)明它的I cu指標(biāo)有 裕度，如不確實(shí)，說(shuō)明它有水份，不可全信，而且Ics=Icu的斷路器 ，其售價(jià)要高很多，不合算。國(guó)外幾十年來(lái)盛行一種級(jí)聯(lián)（cascade）保護(hù)（也稱后備保護(hù)），如圖2所選QF2斷路器的極限短路分?jǐn)嗄芰π∮谄渚€路的預(yù)期短路分?jǐn)嗄芰Γɡ缇€路額定電流為250A，而預(yù)期短路電流為5 0kA），則QF2選擇的是HSM1_250S斷路器（Icu為400V、35kA），當(dāng)F處出現(xiàn)線路 短路（短路電流達(dá)50kA）時(shí)，由QF1（設(shè)QF1處的額定電流為400A，QF1選HSM1_400H，其Icu為400V、65kA）和QF2一起分?jǐn)?，QF2僅承受一部分短路電流的

17、分?jǐn)?，其余部分由QF1 承擔(dān)），而對(duì)QF2處線路絕大部分小于35kA的故障電流，就由QF2來(lái)承擔(dān)。這種級(jí)聯(lián)保護(hù)也有一定的條件，譬如鄰近的支路不是重要負(fù)載（因?yàn)橐坏㏎F1跳閘QF3回路也停電），同時(shí)QF1的 瞬動(dòng)整定值與QF2的瞬定值也要協(xié)調(diào)等，這種級(jí)聯(lián)保護(hù)主要目的也是為了節(jié)約投資。應(yīng)提到的是，所有斷路器的短路分?jǐn)嗄芰Γo(wú)論是Icu還是Ics）都是周期分量有效值。在短路試驗(yàn)中的“C0”的C（close接通）的電流是峰值電流Ich。 在試驗(yàn)站進(jìn)行短路分?jǐn)嘣囼?yàn)時(shí)，電壓、短路電流（有效值）和功率因數(shù)（cos）已調(diào)整好，它的接通電流也就被確定了。接通電流試驗(yàn)（“C”試驗(yàn)），是以峰值電流來(lái)考核觸頭和其他導(dǎo)

18、 電體承受的電動(dòng)斥力和熱穩(wěn)定性的能力，有什么樣的有效值電流（分?jǐn)嚯娏鳎谄湎鄳?yīng)的功 率因數(shù)下，便有什么樣的峰值電流，使用者毋須去考慮峰值電流這個(gè)參數(shù)。為幫助使用者了解，現(xiàn)將峰值電流與周期分量有效值電流列于表4。表 4短路分?jǐn)嚯娏鱅c（周期分量有效值）/kA功率因數(shù)cos峰值系數(shù)接通電流（峰值電流）Ic1.51.5Ic3.03.0Ic4.54.5Ic6.06.0Ic1010Ic2020Ic50Ic500.950.90.80.70.50.30.250.21.411.421.471.531.702.02.12.21.4Ic1.42Ic1.47Ic1.53Ic1.70Ic2.0Ic2.1Ic2.2Ic峰值電流（沖擊電流）ichkch（根號(hào)）2Ic，Ic為周期分量有效值，kch為沖擊系數(shù) 1kch2，kch×2為峰值系數(shù)。四、四極斷路器的選用對(duì)于下列情況，有必要選用四極斷路器：1、有雙電源切換要求的系統(tǒng)必須選用四極斷路